JP2531202B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の制御系のバルブコントロールに
関する。

（従来の技術） 従来より、内燃機関のアイドル運転時に、スロットル
バルブをバイパスして流すバイパス吸入空気量を調節
し、アイドル運転時の機関回転数を安定にするアイドル
スピード制御システムが知られている（特開昭59−2066
42号など）。

このアイドルスピード制御システムは、例えば第７図
に示すように、吸気通路１に介装されるスロットルバル
ブ２をバイパスするバイパス吸気通路３にこのバイパス
吸気通路３中を通過するバイパス吸入空気量を調節する
バイパス流量制御弁４を設け、この流量制御弁４を制御
回路30により機関の作動状態に応じて制御することによ
り、アイドル運転時に機関の負荷状態が変化しても機関
の回転数が安定な状態に保持されるようにしている。

ところで機関には、上述のアイドルスピード制御の他
に、機関の最適制御、排気ガス中の有害成分低減、未燃
ガスの放散抑止、機関の破損防止等のために点火進角制
御システム、吸気スワール制御システム、排気ガス還流
制御システム、燃料蒸発ガス排出抑止制御システム、排
気タービンバイパス制御システム等が備えられており、
このようなシステムは一般に吸気系の圧力（負圧あるい
は過給圧）を利用している。

例えば排気還流制御システムでは、スロットルバルブ
２が閉じられている時にはその上流側になり、スロット
ルバルブ２が開かれている時にはその下流側になる位置
に形成された上流ポート５より、スロットルバルブ２が
開かれているときに生じる負圧が排気還流制御弁７のダ
イアフラム室８に導入されるように構成している。

従ってスロットル開弁時に制御回路30の指令により制
御弁６が開かれると、排気還流弁７のダイアフラム室８
に吸入負圧が導かれ、これによりダイアフラム９がスプ
リング10に抗して図示上方に移動し、ダイアフラム９に
固定されるロッド11の先端の弁体12を弁座部13から離す
ことにより、排気通路の排気の一部をEGR通路16からイ
ンテークマニホールド17に還流するようになっている。

なお、この場合の排気還流率（EGR率）は、調圧弁20
により制御される。すなわち、排気還流制御弁７の上流
の排圧が上昇すると、排圧通路33からダイアフラム室21
に導かれた上昇圧が調圧弁20のダイアフラム22を図示上
方にスプリング23に抗して押し上げ、調圧弁20を介して
排気還流制御弁７のダイアフラム室８に導かれる大気圧
を減らし、スロットル上流ポート５からダイアフラム室
８に導かれる負圧の比率を高めて、排気還流制御弁７の
開度を大きくすることにより、排圧の上昇に応じて排気
還流量を増大するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したような構成では、各制御シス
テムに対して、それぞれ別個の電磁制御弁が配設される
ことになるため、高価な電磁制御弁を複数個用いること
になり、コストが高くつくという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、高価な電磁制御弁の個数を減少しつつ、機関の
運転状態を運転条件に応じて適正にコントロールするこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） そのために本発明による内燃機関の制御装置は、吸気
通路に介装したスロットルバルブが全閉にあるとき該ス
ロットルバルブをバイパスするように設けられるバイパ
ス吸気通路と、前記バイパス通路中に設けられる電磁制
御弁とを備え、前記電磁制御弁により前記スロットルバ
ルブが全閉にあるときの前記バイパス通路を通過するバ
イパス吸入空気量を調節して機関のアイドル回転数を制
御するようにした内燃機関の制御装置において、前記電
磁制御弁を三方電磁弁で構成し、該三方電磁弁は前記ス
ロットルバルブが全閉にある時には前記スロットルバル
ブの上流になって前記スロットルバルブが開いている時
には前記スロットルバルブの下流側になる位置に開口さ
れた上流ポートに一方が接続され、他方が前記スロット
ルバルブの開閉にかかわらず常時下流側になる位置に開
口された下流ポートに接続され、前記スロットルバルブ
が開いている時に前記上流ポートで生じる圧力が排気還
流制御、燃料蒸発ガス排出抑止制御、排気タービンバイ
パス制御、点火進角制御のいずれかの制御に利用される
よう、前記三方電磁弁を制御し、前記スロットルバルブ
が閉じている時に前記三方電磁弁を繰り返し開閉して前
記バイパス吸気通路より前記下流ポートを介して流れる
バイパス空気量を制御する三方電磁弁制御手段とを備え
ることを特徴とする。

（作用） スロットルバルブが閉じられ、機関がアイドル運転状
態にある時は、スロットルバルブをバイパスして機関に
三方電磁弁により調節されたバイパス吸入空気量が供給
され、機関のアイドル回転数が所定の状態に制御され
る。またスロットルバルブが開いている状態では上流ポ
ート近傍に生じる吸気系の圧力が、排気還流制御、燃料
蒸発ガス排出抑止制御、排気タービンバイパス制御、吸
気スワール制御、点火進角制御のいずれかに利用される
よう前記三方電磁弁が制御される。

（実施例） 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

本発明の第１の実施例は、第１図に示すように、アイ
ドルスピード制御（ISC制御）と排気還流制御を組合わ
せたものである。

第１図において、第７図と実質的に同一の構成部分に
ついては同一の符号を付すことにする。

吸気通路１に介装されるスロットルバルブ２をバイパ
スするバイパス吸気通路３が設けられていて、このバイ
パス吸気通路３の上流ポート５はスロットルバルブ２が
全閉のときにはスロットルバルブ２の上流側になり、ス
ロットルバルブ２が開いているときにはスロットルバル
ブ２の下流側になる位置に形成されている。従って上流
ポート５にはスロットルバルブ２が全閉のときには大気
圧が、スロットルバルブ２が少しでも開いたときには吸
入負圧が生じる。

バイパス吸気通路３の途中には、三方電磁弁制御手段
をなす制御回路30の指令により切替わる三方電磁弁31が
設けられており、バイパス吸気通路３から三方電磁弁31
を経て分岐される負圧通路19は、排気還流制御弁７のダ
イアフラム室８に接続されている。

ダイアフラム室８内に負圧が導かれると、ダイアフラ
ム９に固定されるロッド11がスプリング10に抗して第１
図で上方に押し上げられ、ロッド11の先端に設けられる
弁体12が弁座13から引き離され、これにより排気還流制
御弁７が開く。排気還流制御弁７の上流側の排気還流通
路（EGR通路）16には、排圧ポート32が開口され、この
排圧を排圧通路33を経て調圧弁20のダイアフラム室21に
導いている。

調圧弁20は、排気還流率（EGR率）を制御するもの
で、ダイアフラム室21に導かれる排圧が上昇すると、ダ
イアフラム22が第１図で上方に押し上げられ、負圧ポー
ト34を閉じることにより、負圧通路19から排気還流制御
弁７のダイアフラム室８に導かれる負圧の比率を高め
る。ダイアフラム室21に導かれる排圧が下降すると、ス
プリング23の付勢力によりダイアフラム22が第１図で下
降し、負圧ポート34を開口することにより、負圧通路19
内の負圧を大気孔36から大気に逃し、排気還流制御弁７
のダイアフラム室８に導く負圧の比率を下げるようにな
っている。

アイドル運転時に、スロットルバルブ２が全閉状態に
あるとき、制御回路30の指令で三方電磁弁31が排気還流
制御弁７側に開に切替わっていると、上流ポート５に生
じるほぼ大気圧が負圧通路19を経て排気還流制御弁７の
ダイアフラム室８に導かれ、これにより排気還流制御弁
７は閉じた状態にある。

アイドル運転時に三方電磁弁31が下流ポート35側に開
に切替わると、上流ポート５が三方電磁弁31を経て下流
ポート35と連通し、このとき下流ポート35に生じる負圧
により、スロットルバルブ２の上流側の空気が上流ポー
ト５からバイパス吸気通路３を経て下流ポート35から吸
気通路１内に導入されるので、アイドル回転数のアップ
がはかられる。

すなわち、スロットルバルブ２が全閉状態にある時、
三方電磁弁31の下流ポート35側への開閉を繰り返すこと
により所望のアイドル回転数に制御できるようになる。
そして三方電磁弁31の状態に関係なく排気還流制御弁７
のダイアフラム室８には大気圧が導かれているのでスロ
ットルバルブ２の全閉時にも排気が吸気通路１内に導入
されることはない。

そしてスロットルバルブ２が開かれたオフアイドル運
転時に三方電磁弁31が排気還流制御弁７側に開に切替わ
ると、上流ポート５が負圧通路19を経て排気還流制御弁
７のダイアフラム室８と連通し、上流ポート５に生じて
いる負圧により排気還流制御弁７が開かれ、EGR通路16
からインテークマニホールド17に排気の一部が導入され
る。このとき上述のごとく調圧弁20は、排気還流制御弁
７の上流側の排圧に応じて負圧通路19からダイアフラム
室８に導く負圧をコントロールし、これにより排気還流
制御弁７の開度を調整し、EGR率を制御する。

オフアイドル運転時に、三方電磁弁31が下流ポート35
側に開に切替わったときには、排気還流制御を停止する
ことになる。即ち、オフアイドル時に三方電磁弁31が排
気還流制御弁７側から下流ポート35側に開に切替わる
と、それまで上流ポート５から供給されていた負圧が供
給されなくなり、調圧弁20の大気孔36からの大気圧がダ
イアフラム室８に作用することにより、排気還流制御弁
７が閉じられ、排気還流通路16からインテークマニホー
ルド17への排気還流が停止される。この場合、上流ポー
ト５はスロットルバルブ２の下流側に位置するので、上
流ポート５と下流ポート35に生じる圧力はほぼ同じとな
る。

このように、第１の実施例においては、第２図に示す
フローチャートの如く、制御回路30でスロットルバルブ
２の開閉状態に基づいてアイドル状態か否かが判断さ
れ、スロットルバルブ２が閉じられていてアイドル状態
と判断されれば、基本的には、上流ポート５からバイパ
ス吸気通路３を経て下流ポート35にバイパス空気を流入
させ、バイパス吸気量制御を行い、逆にスロットルバル
ブ２が開かれていてオフアイドル状態であれば、三方電
磁弁31が排気還流制御弁７側に開に切替わり、上流ポー
ト５に生じる負圧を排気還流制御弁７のダイアフラム室
８に導き、これにより排気還流通路16からの排気をイン
テークマニホールド17に導くことにより排気還流制御を
行う。

したがって、この第１の実施例では、バイパス吸気量
制御と排気還流制御とを一つの三方電磁弁31の切替えに
より適正に制御することができる。

本発明の第２の実施例は、ISC制御とキャニスターパ
ージコントロール制御を組合わせたものである。

第３図に示すように、燃料タンク40内で蒸発する燃料
を蒸発ガス通路41によりチャコールキャニスタ42に導
き、このチャコールキャニスタ42で燃料蒸発ガスを吸着
し、吸着された燃料蒸発ガスを通路43から三方電磁弁31
に導く。

そして第４図に示すフローチャートの如く、制御回路
30にてスロットルバルブ２の開閉状態に基づきアイドル
状態か否かを判断し、アイドル状態であれば、スロット
ルバルブ２が第３図に示すように閉じており、基本的に
は、機関回転数が所望の回転数より低ければ三方電磁弁
31を下流ポート35側に開にし、下流ポート35に生じる負
圧により、スロットルバルブ２の上流側の空気を上流ポ
ート５からバイパス吸気通路３を経て吸気通路１の下流
ポート35にバイパスさせる。また機関回転数が所望の回
転数より高ければ、三方電磁弁31を下流ポート35側が閉
となるようにし、下流ポート35へのバイパス空気の流通
を停止する。なおこの場合、三方電磁弁31がチャコール
キャニスタ42側を開とするが、上流ポート５が大気圧状
態にあるため、上流ポート５とチャコールキャニスタ42
との間に圧力差がなく、従ってアイドル状態にある間燃
料蒸発ガスの吸気通路１内への導入はない。

オフアイドル状態であると判断されると、三方電磁弁
31がチャコールキャニスタ42側に切替わり、通路43とス
ロットル上流ポート５とを連通し、このときスロットル
バルブ２の下流側に位置する上流ポート５に生ずる吸入
負圧により、チャコールキャニスタ42からの燃料ガスを
三方電磁弁31を経て上流ポート５から吸気通路１内に吸
引する。これにより、燃料タンク40から蒸発する燃料を
チャコールキャニスタ42から上流ポート５、吸気通路１
を経て燃焼室に導き、燃料蒸発ガス、すなわち未熱ガス
成分が大気中に放出されるのを抑止する。

このように、第２の実施例によれば三方電磁弁31の切
替えにより、一つの弁切替えで、バイパス吸気量制御と
キャニスタパージ制御とを適正にコントロールすること
ができる。

本発明の第３の実施例は、ISC制御とターボチャージ
ャ制御とを組合わせたものである。

第５図に示すように、排気通路70の途中に排気エネル
ギにより回転される排気タービン71が介装され、排気タ
ービン71と軸72を介して同軸上に設けられる吸気コンプ
レッサ73が吸気通路１に介装されている。吸気コンプレ
ッサ73により過給された過給気は、インタークーラ74で
冷却され、スロットルバルブ２を介して吸気ポート51か
ら燃焼室60に流入される。

排気通路70には排気タービン71をバイパスするバイパ
ス排気通路75が設けられ、バイパス排気通路75にウエス
トゲートバルブ83が介装されている。このウエストゲー
トバルブ83は、例えば過給圧が所定値以上に高くなった
時や機関回転数が所定値以上になったときなどに開き、
排気をバイパス排気通路75から排気タービン71の下流側
の排気通路70に逃す。

そして三方電磁弁31は上流ポート５とエアクリーナと
を接続する通路3aと下流ポート35とエアクリーナとを接
続する通路3bとの切替を実施しており、通路3aの三方電
磁弁31と上流ポート５との間にはウェストゲートバルブ
83を開閉するダイアフラム装置77が設けられている。な
お、通路3a中には上流ポート５側からエアクリーナ側へ
の空気の流れのみを許容する逆止弁3cが、また通路3b中
にはエアクリーナ側から下流ポート35側への空気の流れ
のみを許容する逆止弁3dがそれぞれ設けられている。

上記構成においては第６図に示すフローチャートのよ
うに、制御回路30にてアイドル状態か否かを判別し、ア
イドル状態であればバイパス吸気量制御を実行する。す
なわち、機関回転数が所望の回転数より低ければ、エア
クリーナと下流ポート35とが連通されるよう三方電磁弁
31を制御し、機関回転数が所望の回転数より高ければエ
アクリーナと上流ポート５とが連通されるよう三方電磁
弁31を制御する。

またアイドル状態でなければ、ウェストゲートバルブ
制御を実行する。すなわち、上述のように過給圧や回転
数が所定値以上となっていない場合には、エアクリーナ
と上流ポート５とが連通されるように三方電磁弁31が制
御される。すると、ダイアフラム装置77のダイアフラム
室78には上流ポート５が負圧であればエアクリーナ側か
らの大気圧が導かれるので、また上流ポート５が大気圧
以上であっても三方電磁弁31を介してその圧力はエアク
リーナ側に逃がされるので、大気圧状態に保持されてい
るスプリング室80a内のスプリング80により、ダイアフ
ラム79がダイアフラム室78側に押され、ダイアフラム79
に取付けられたロッド81を介して弁体82がバイパス排気
通路75を閉じる。また過給圧や回転数が所定値以上とな
った場合には、エアクリーナと下流ポート35とが連通さ
れるように三方電磁弁31が制御される。すると、ダイア
フラム室78には過給圧が導かれるので、ダイアフラム79
がスプリング80に抗してスプリング室80a側に押され、
弁体82がバイパス排気通路75を開く。

したがってこの第３の実施例では、三方電磁弁31の切
替えにより、バイパス吸気量とターボチャージャのウエ
ストゲートバルブとを一つの弁切替えで制御することが
できる。

本発明は、上述した実施例のほか、例えば点火時期制
御のバキューム進角コントロールと他の制御とを組合わ
せたものにも適用することができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、吸気通路に介
装したスロットルバルブが全閉にあるとき該スロットル
バルブをバイパスするように設けられるバイパス吸気通
路と、前記バイパス通路中に設けられる電磁制御弁とを
備え、前記電磁制御弁により前記スロットルバルブが全
閉にあるときの前記バイパス通路を通過するバイパス吸
入空気量を調節して機関のアイドル回転数を制御するよ
うにした内燃機関の制御装置において、前記電磁制御弁
を三方電磁弁で構成し、三方電磁弁は前記スロットルバ
ルブが全閉にある時には前記スロットルバルブの上流に
なって前記スロットルバルブが開いている時には前記ス
ロットルバルブの下流側になる位置に開口されたポート
に接続され、前記スロットルバルブが開いている時に前
記ポートで生じる圧力が排気還流制御、燃料蒸発ガス排
出抑止制御、排気タービンバイパス制御、点火進角制御
のいずれかの制御に利用されるよう、前記三方電磁弁を
制御するようにしたため、構成の簡単な一つの三方電磁
弁の切替えにより複数の制御を可能ならしめ、高価な電
磁制御弁の個数を低減しながら、複数の機関制御を簡単
な構成で適正に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例をあらわす概略構成図、
第２図はその制御フローチャートをあらわす図、第３図
は本発明の第２の実施例をあらわす概略構成図、第４図
はその制御フローチャートをあらわす図、第５図は本発
明の第３の実施例をあらわす概略構成図、第６図はその
制御フローチャートをあらわす図、第７図は従来例をあ
らわす第１図に対応する概略構成図である。 １……吸気通路、２……スロットルバルブ、 ３……バイパス吸気通路、 ５……スロットル上流ポート、 ７……排気還流制御弁、８……ダイアフラム室、 ９……ダイアフラム、12……弁体、 16……排気還流通路、 17……インテークマニホールド、 19……負圧通路、20……調圧弁、 30……制御回路、31……三方電磁弁、 35……スロットル下流ポート、 40……燃料タンク、 42……チャコールキャニスタ、 50……機関本体、 71……排気タービン、 73……吸気コンプレッサ、 83……ウェストゲートバルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 69/32 Ｆ０２Ｄ 33/00 ３１８Ｊ Ｆ０２Ｐ 5/10 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｊ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に介装したスロットルバルブが全
   閉にあるとき該スロットルバルブをバイパスするように
   設けられるバイパス吸気通路と、 前記バイパス吸気通路中に設けられる電磁制御弁とを備
   え、 前記電磁制御弁により前記スロットルバルブが全閉にあ
   るときの前記バイパス通路を通過するバイパス吸入空気
   量を調節して機関のアイドル回転数を制御するようにし
   た内燃機関の制御装置において、 前記スロットルバルブの開閉に応じて前記スロットルバ
   ルブが全閉にある時には前記スロットルバルブの上流に
   なる位置に開口され前記スロットルバルブが開いている
   時には前記スロットルバルブの下流側になる位置に開口
   された上流ポートと、前記スロットルバルブの開閉にか
   かわらず常時下流側になる位置に開口された下流ポート
   とを有し、 前記電磁制御弁を三方電磁弁で構成し、 該三方電磁弁は上流ポートに一方が接続され、他方が前
   記下流ポートに接続され、 前記スロットルバルブが開いている時に前記上流ポート
   で生じる圧力が排気還流制御、燃料蒸発ガス排出抑止制
   御、排気タービンバイパス制御、点火進角制御のいずれ
   かの制御に利用されるよう、前記三方電磁弁を制御し、
   前記スロットルバルブが閉じている時に前記三方電磁弁
   を繰り返し開閉して前記バイパス吸気通路より前記下流
   ポートを介して流れるバイパス空気量を制御する三方電
   磁弁制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制
   御装置。
2. 【請求項２】前記三方電磁弁の残りの一方は、前記排気
   還流制御、燃料蒸発ガス排出抑止制御、点火進角制御の
   いずれかの制御に利用される制御対象ポートに接続さ
   れ、さらに電磁三方弁は、前記上流ポートを前記下流ポ
   ートと制御対象ポートとのいずれか一方に切り換え接続
   する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の内燃機関の制御装置。